Early Research Programma

Hieronder korte samenvattingen van de 10 onderwerpen.

• Quantum Computer / Quantum Internet
• Complexity
• Personalized Food
• Energy Storage & Conversion
• 3D Nanomanufacturing
• Structural Integrity
• Human Enhancement
• Making Sense of Big Data
• Organ-Function on Chip (nieuw)
• Submicron Composites (nieuw)

Quantum Computer / Quantum Internet. QuTech is een onderzoek ecosysteem met als kern de TU Delft en TNO dat in 2014 van start is gegaan. De technische ambities zijn om een kwantumbit te ontwikkelen dat de transistor kan vervangen waarmee een paradigma verschuiving van de huidige binaire computer naar een kwantumcomputer mogelijk wordt, en om een kwantum internet te ontwikkelen waarmee de ultieme encryptie en beveiliging van informatie mogelijk worden. In 2015 is een convenant gesloten tussen TU Delft en TNO met EZ, OCW, NWO/STW/FOM en de Topsector HTSM waarmee QuTech een onderzoeksperspectief van 10 jaar heeft gekregen. Bovendien is een sponsorovereenkomst gesloten met Intel voor dezelfde periode. Mei 2016 zullen de Nederlandse overheid en QuTech tijdens het Nederlandse voorzitterschap van de Europese Unie een Kwantum Conferentie organiseren om de investeringen in en de ontwikkeling van kwantumtechnologie in Europa aan te jagen. De Lead programme director is Rogier Verberk.
Principal project manager: rogier.verberk@tno.nl

Complexity. Complexe systemen zijn overal om ons heen: grote, zoals het klimaat, het internet en de wereldeconomie, en kleinere, zoals lokale vervoersnetwerken en ons eigen lichaam en brein. Complexe systemen bestaan uit een groot aantal onderdelen die allemaal op elkaar reageren. Hoewel die onderlinge interacties simpel en voorspelbaar zijn, ontstaat op de schaal van het hele systeem soms ‘nieuw’, niet te voorspellen gedrag. TNO is in 2015 verkennend onderzoek gestart op de thema’s Gezond Leven (gepersonaliseerde gezondheidszorg), Verstedelijking (‘smart cities’, circulaire economie, industriële veiligheid), Energie (gas- en elektriciteitsnetwerken, geïnduceerde seismiek) en Industrie (‘smart industry’, coöperatief rijden). TNO en NWO gaan in 2016 samen met de Topsectoren Agifood en Logistiek onderzoek programmeren om in deze domeinen meer greep te krijgen op complexiteit. Bovendien zijn TNO en NWO betrokken bij de oprichting van het ‘Netherlands Platform Complex Systems’ (NPCS) met als doel complexity onderzoek in Nederland te coördineren en samenwerking te initiëren in Nederland en Europa. De Lead programme director is Kees d'Huy.
Lead scienstist: ardi.dortmans@tno.nl | Lees meer

Personalized Food. De afgelopen jaren is het inzicht gegroeid dat er grote variatie is tussen individuen, zowel genetisch, microbiologisch als hoe het lichaam functioneert. Er treden dan ook grote verschillen op in de reacties op voeding en geneesmiddelen. Een gepersonaliseerde benadering, met inbegrip van ‘lifestyle’ advies, gaat een doorbraak worden bij het verlagen van de kosten van gezondheidszorg en het verbeteren van de effectiviteit van preventie en interventie. Het programma is gericht op de twee belangrijkste levensfases: de eerste 2 jaar waarin de basis wordt gelegd voor een gezonde ontwikkeling, en de periode van veroudering waar nu de kosten van de gezondheidszorg het hoogst zijn, ruwweg de laatste 30 jaar. Het onderzoek is nauw verbonden met het ‘Grand Design’ initiatief van het ministerie van EZ. TNO, DLO en NWO stemmen hun onderzoek hierin onderling af en met de kennisagenda’s van het thema Gezondheid van de Topsector Agrifood en de roadmap Gespecialiseerde Voeding van de Topsector LSH. De belangrijkste universitaire centra voor samenwerking zijn WUR, RU, UM en academische ziekenhuizen (in het bijzonder vanwege toegang tot grote cohort studies). De Lead programme director is Peter van Dijken.
Lead scientist: frank.schuren@tno.nl

Energy Storage & Conversion. Belangrijkste technologieën die nodig zijn om de transitie te maken naar een duurzame en tegelijk betrouwbare en betaalbare energievoorziening zijn conversie, opslag en vraag & aanbod matching. In dit programma werkt TNO samen met vooraanstaande universiteiten en onderzoekscentra, waaronder ECN, FOM DIFFER, TU/e Darcy center, TU Delft, universiteiten Twente, Leiden en Utrecht, RWTH Aken en de TU Denmark. Een groot aantal Top-consortia voor Kennis en Innovatie (TKI) benoemt deze technologieën als noodzakelijk voor de transitie: Urban Energy, ISPT, Gas, Solar Energy, Systems Integration, Switch2SmartGrids, Nieuwe Chemische Innovaties en Chemie. Ook een groot aantal Nederlandse bedrijven zal een belangrijk aandeel hebben in nieuwe oplossingen om energie op te slaan in chemische bindingen: producenten van brandstoffen / chemicaliën (b.v. DSM, Shell, SABIC, BASF), ontwikkelaars van materialen / katalysatoren (b.v. Albemarle, Cabot, Kriya Materials, Johnson Matthey, Akzo Nobel, Dow, Nedmag, Sabic), leveranciers van componenten /systems (b.v. Siemens, Proton Ventures, Inventum, NXP, Solesta, Vaillant Group) en energiebedrijven (b.v. Alliander, Cogas, Tennet, E.on, Electrabel, RWE). Wij streven ernaar om met partijen als deze te werken aan doorbraken op de omzetting van elektronen en licht in chemicaliën, de opslag van warmte in chemische bindingen en de ontwikkeling van een zelf-organiserend, slim energiesysteem voor optimale vraag en aanbod matching gebruik makend van rendabele marktmechanismen. De Lead programme director is Rene Hooiveld.
Lead scientist: pascal.buskens@tno.nl

3D Nanomanufacturing. De Nederlandse halfgeleiderindustrie staat Europees aan de top. In de race naar meer functionaliteit en lager energieverbruik is het verkleinen van de details op een chip en betere benutting van de derde dimensie de sleutel. Om deze nano-architecturen nauwkeurig, betrouwbaar en op hoge snelheid te kunnen produceren zijn nieuwe fabricage en inspectietechnieken nodig. De belangrijkste use case in dit programma is hierop gericht. Het onderzoek sluit aan op de doelstellingen van de Topsector HTSM roadmaps: Semiconductor Equipment, Advanced Instrumentations, Nanotechnology. Samenwerking is in ontwikkeling met een groot aantal universiteiten en kennisorganisaties (b.v. Delft, Twente, Leiden. Amolf, ARCNL, imec, Alberta, Ilmenau) en bedrijven (b.v. ASML, Applied Materials, ESA, FEI, Bruker, Intel, VSL). Naast de hoofddoelstelling zijn ook andere toepassingen in beeld: fotovoltaïsche componenten, sensoren, instrumenten voor gezondheidszorg (b.v. organ on chip)en veiligheid. De Lead programme director is Roland van Vliet.
Lead scientist: hamed.sadeghianmarnani@tno.nl | Lees meer (Engelstalig)

Structural Integrity. Grote constructies zoals dijken, bruggen, industriële en offshore installaties zijn bijzonder kostbaar en van vitaal belang. Dit programma is gericht op nieuwe technologie voor het betaalbaar in stand houden van dit soort constructies, in het bijzonder in de transportinfrastructuur en de energiesector. De technologische focus is op de inzet van sensornetwerken, op modellering (multi-scale, multi-physics, probabilistic) en op het voorspellen van de toekomstige integriteit en veiligheid van de constructie. Als use cases is gekozen voor betonnen bruggen, de dragende constructie van offshore windmolens, boorputten en composiet voertuigen. Er is aansluiting bij kennisagenda’s van de Topsectoren Water (TKI Deltatechnologie), Energie (TKI Wind op Zee, TKI Gas) en HTSM (ICT roadmap, roadmap hybride materialen), evenals bij die van de departementen EZ (windenergie), Defensie, I&M (Rijkswaterstaat), ProRail, waterschappen, provincies en gemeenten en de betrokken industrie. In het onderzoek wordt samengewerkt met bijvoorbeeld TU Delft (InfraQuest, DuWind, Delphi consortium); TU/e (materialen en constructies); ECN (monitoring); Deltares (modellering) en buitenlandse universiteiten en instellingen (bijv. BAM/BASt, KICT). De Lead programme director is Peter Paul van 't Veen.
Lead scientist: henk.miedema@tno.nl

Human Enhancement. Dit programma is gericht op het effectief ondersteunen van mensen in mentaal veeleisende omstandigheden. De uitdagingen zijn: het volledig en veilig schakelen tussen hand- en volledig geautomatiseerde bediening van systemen, enerzijds in de industrie (b.v. in de offshore sector), anderzijds in de vervoerssector (zelfrijdende transportmiddelen); en het vergroten van de veerkracht bij werknemers bij het uitvoeren van complexe taken in stressvolle werksituaties (b.v. politie, vluchtleiding, controlekamer in de chemie- of energiesector) ter bestrijding van risico’s en voorkoming van ziekte en verzuim. De eerste uitdaging is verbonden aan de Topsectoren HTSM, Logistiek en Energie, de roadmaps automotive en maritiem & offshore, en aan het maatschappelijke thema Mobiliteit (Ministerie I&M). De tweede uitdaging is van belang voor de Topsectoren LSH, HTSM (‘smart industry’ en sociale innovatie) en de thema’s Arbeid en Gezondheid (Ministerie SZW) en Defensie. In het onderzoek wordt samengewerkt en samenwerking gezocht met de universiteiten van Delft, Amsterdam, Twente, Groningen, Leuven, Berlijn, de NLDA en het Marin. De Lead programme director is Myra van Esch.
Lead scientist: mark.neerincx@tno.nl | Lees meer

Making Sense of Big Data. De kern van dit programma is waarde creatie door een groot aantal gegevens uit verschillende bronnen te combineren. Er zijn drie use cases gekozen: Logistiek & Mobiliteit (de optimalisatie van goederenvervoer gebruik makend van data van producenten, verladers, havens, afnemers; en het voorkomen van files op basis van gegevens over individueel reisgedrag), Gepersonaliseerde Gezondheid (op basis van grote collecties individuele gezondheidsdata) en Veiligheid (detecteren van dreigingen). De KIA ICT 2016 – 2019 en het daarop gebaseerde door de Topsector, TNO en NWO geschreven COMMIT2DATA voorstel benoemen Big Data als een belangrijke onderzoekslijn. Vanwege de keuze van de use cases is er verbinding met de Topsectoren Logistiek en Life Sciences & Health en de maatschappelijke thema’s Defensie en Maatschappelijke Veiligheid. Samenwerking met universiteiten zal vorm krijgen in een voorgenomen NWO-TNO programma Big Data en het Big Data Value Center (alliantie met UvA, CWI, Surf, TUD, RUL, NWO en HvA). Met CBS is een convenant gesloten. Kansen voor samenwerking in TO2 verband liggen bij DLO (voedselveiligheid), ECN (besluitvorming rond windenergie) en Deltares (het digitale deltaproject). De Lead programme director is Henk-Jan Vink.
Lead scientist: wessel.kraaij@tno.nl | Lees meer

Organ-Function on Chip. Te veel ontwikkelingen van medicijnen falen in een laat stadium van klinisch onderzoek wat de kosten van medicijnen opdrijft. Er zijn beter voorspellende preklinische modellen nodig om effectiever te kunnen screenen. Recente ‘organ-on-chip’ ontwikkelingen bieden een platform voor dit soort modellen. Bovendien passen deze modellen in de 3V programma’s gericht op vermindering, vervanging en verfijning van diermodellen. In het programma is gekozen voor drie use cases: darmgezondheid, leverfunctie en longfunctie. Het onderzoek past bij de kennisagenda’s van de Topsectoren LSH (3V en roadmap Enabling Technologies), Agrifood en HTSM en bij die van de Ministeries VWS (ZonMW), EZ (alternatieven voor dierproeven) en Defensie (persoonlijke bescherming). Samenwerking met universiteiten en AMCs is voorzien met Twente, Eindhoven, Hubrecht laboratorium (UMCU), LUMC, RadboudMC, WUR, VUMC, UMCG en TU Berlijn. De Lead programme director is Ivana Bobeldijk.
Lead scientist: evita.vandesteeg@tno.nl | Lees meer

Submicron Composites. Het doel is om de structuur en chemische samenstelling van materialen zo goed te gaan beheersen dat specifieke functionaliteit ingesteld kan worden. De ontwikkeling zal gaan van monofunctionele materialen, via materialen met meerdere passieve functionele eigenschappen naar adaptieve multi-materialen. De use cases zullen worden gekozen in afstemming met industriële partners in het Brightlands Materials Center, een samenwerking tussen de Provincie Limburg, chemie- en materialen community Chemelot en TNO. Het onderzoek sluit aan bij de kennisagenda’s van de Topsectoren Chemie en HTSM, en het maatschappelijke thema Leefomgeving en Milieu. Met de TU/e is gezamenlijk onderzoek gestart dat zal worden uitgebreid met meerdere kennispartners, b.v. Universiteit Maastricht, DWI-Leibniz Institute for interactive Materials e.V. in Aken en de Hogeschool Zuyd in Heerlen. De Lead programme director is Jaap Lombaers.
Lead scientist: pascal.buskens@tno.nl